ما هي حاسبة سرعة الجريان في الأنابيب؟
تحسب هذه الأداة متوسط سرعة السائل المتدفق عبر أنبوب دائري المقطع. وتُعدّ السرعة من أهم العوامل في تصميم شبكات الأنابيب، إذ تؤثر مباشرة في فقد الضغط والتآكل والضوضاء واختيار قدرة المضخة. وعادةً ما يستهدف المهندسون سرعات للسوائل تتراوح بين 1 و3 m/s في خطوط الضغط، تحقيقًا للتوازن بين خسائر الاحتكاك وتكلفة الأنبوب.
طريقة الاستخدام
أدخل معدل التدفق الحجمي واختر وحدته (m³/s أو m³/h أو L/s أو L/min)، ثم أدخل القطر الداخلي للأنبوب بالمليمتر. تقوم الحاسبة بتحويل جميع القيم إلى الوحدات الدولية (SI)، وتحسب مساحة المقطع العرضي، ثم تُظهر متوسط سرعة الجريان بالمتر في الثانية إلى جانب المساحة ومعدل التدفق بوحدة m³/s.
شرح المعادلة
متوسط السرعة هو حاصل قسمة معدل التدفق الحجمي Q على مساحة الجريان A:
\(v = Q / A\). وبما أن مساحة المقطع للأنبوب الدائري تساوي \(A = \pi d^{2}/4\)، تصبح السرعة $$v = \frac{4Q}{\pi d^{2}}$$ ويجب أن يكون \(Q\) بوحدة m³/s و \(d\) بالمتر حتى تخرج السرعة \(v\) بوحدة m/s.
مثال تطبيقي
لنفترض أن \(Q = 0.05\) m³/s يمر عبر أنبوب قطره الداخلي \(d = 100\) mm \(= 0.1\) m. تكون المساحة $$A = \frac{\pi (0.1)^{2}}{4} = 0.007854 \ \text{m}^2$$ ومن ثمّ تكون السرعة $$v = \frac{0.05}{0.007854} \approx 6.37 \ \text{m/s}$$ وهي سرعة مرتفعة نسبيًا لخط سائل، ما يشير إلى أن استخدام أنبوب بقطر أكبر قد يكون أنسب.
الأسئلة الشائعة
هل أستخدم القطر الداخلي أم الخارجي؟ استخدم دائمًا القطر الداخلي (التجويف)، لأنه يمثّل المساحة التي يجري السائل خلالها فعليًا.
ما السرعة الموصى بها؟ القاعدة الشائعة هي 1–3 m/s للماء في أنابيب الضغط، وسرعات أقل في خطوط السحب لتفادي ظاهرة التكهّف (Cavitation).
هل تصلح للغازات؟ نعم، تنطبق المعادلة نفسها، لكن مع الغازات القابلة للانضغاط يجب أن يُقاس معدل التدفق الحجمي عند الضغط ودرجة الحرارة الفعليين للتشغيل.
